Биологические ЧС эпизоотии и эпифитотии
Содержание
Биологические ЧС эпизоотии и эпифитотии
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Биологические ЧС эпизоотии и эпифитотии»
На прошлом уроке мы свами говорили об инфекционных заболеваниях людей. Но распространение инфекционных заболеваний возможно не только среди людей, но и среди животных и растений.
Инфекционные болезни животных — это группа болезней, которые вызываются специфическими патогенными возбудителями инфекции и микроорганизмами.
Инфекционные болезни у животных имеют такие же общие признаки, как и у человека. Это:
· наличие специфического возбудителя (бактерии, вирусы);
· способность передаваться от заражённого животного к здоровому;
· способность принимать массовое распространение;
· а также цикличность развития.
Напомним, что принято различать четыре периода развития и течения инфекционной болезни:
Инкубационный период — это промежуток времени от момента заражения до появления первых клинических признаков болезни.
Начальный период болезни — это период проявления общих признаков заболевания.
Период основных проявлений болезни — это период проявления наиболее существенных и специфических признаков конкретного заболевания.
И период угасания болезни — это период, когда постепенно исчезают основные признаки болезни, начинается выздоровление организма и постепенно восстанавливаются его нарушенные функции.
Помимо этого, инфекционные болезни животных принято делить по способу передачи инфекции и по источнику её возбудителя. Всего выделяют четыре группы.
К первой группе относятся инфекции, передающиеся через почву, корм и воду. Очевидно, что здесь основными факторами передачи возбудителя служат заражённые корма, вода, навоз и почва. Из самых опасных заболеваний, передающихся таким способом, выделим сибирскую язву, ящур, сап и бруцеллёз.
Вторую группу составляют инфекции, передающиеся воздушно-капельным путём и поражающие слизистые оболочки дыхательных путей и лёгких. Это, например, оспа овец и коз, чума плотоядных животных.
В третью группу входят инфекции, передающиеся через наружные покровы (столбняк, бешенство, коровья оспа).
А в четвёртую группу входят инфекции с невыявленными путями заражения.
Как и у человека, инфекционные заболевания животных могут носить единичный характер. А могут наблюдаться и несколько случаев заболевания, которые не связаны между собой единым источником возбудителя. Однако при определённых условиях инфекционные заболевания животных могут принимать массовый характер. Тогда говорят об эпизоотии.
Эпизоотия — это широкое распространение инфекционной болезни среди одного или многих видов животных на значительной территории.
Эпизоотии свойственны массовость распространения инфекции среди животных, общность источника возбудителя инфекции, одновременность поражения большого количества животных, периодичность и сезонность возникновения инфекции. Проще говоря, эпизоотия — это та же эпидемия инфекционной болезни, но только среди животных.
В редких случаях эпизоотия может перерасти в панзоотию. Панзоотия — это необычайно широкое распространение инфекционной болезни животных, охватывающее страну, группу стран или континент.
В качестве примера панзоотии можно привести высоколетальное заболевание хитридиомикоз у земноводных, которое вызывается патогенным грибком. Считается, что в Центральной Америке этот гриб привёл к исчезновению около 40 % видов земноводных. Всего же это грибковое заболевание уничтожило более 30 видов земноводных по всему земному шару и привело сокращению общей популяции амфибий. Смертельно опасный гриб был обнаружен на всех континентах, кроме Антарктиды.
25 января 1924 года на международной конференции в Париже было принято решение о создании Международного эпизоотического бюро. Данная организация была призвана для межправительственного сотрудничества, координации и кооперации в области ветеринарии и, прежде всего, в тех сферах, которые касаются массовых инфекций животных и экономики, санитарной безопасности и качества продуктов животноводства, защиты здоровья людей от болезней, источником которых могут быть животные и продукты животного происхождения.
В 2003 году организацию переименовали во Всемирную организацию по охране здоровья животных.
В числе многих результатов работы организации важным является создание рациональной Международной классификации заразных болезней животных. В настоящее время все болезни животных принято делить на два списка: А и В.
К списку А относятся особо опасные болезни, которые имеют способность к опасному и быстрому распространению безотносительно к государственным границам.
А список В — эта категория, включающая заразные болезни, которые имеют существенное значение в области общественной экономики и здравоохранения в пределах отдельных стран.
Вспышки смертельных заболеваний способны уничтожить тысячи животных за очень короткое время. Особенно опасной ситуация становится тогда, когда речь идёт о редких или вымирающих видах.
За последние десятилетия возникло немало новых заболеваний животных, а уже известные болезни появились на новых территориях. Рассмотрим некоторые особо опасные инфекции, которые наносят большой вред животным в дикой природе. И начнём мы с лихорадки Эбола. Мы воспринимаем Эболу как болезнь человека. Но она же прошлась и по популяциям наших ближайших родственников, человекообразных обезьян. Вирус Эболы очень опасен и для шимпанзе, и для горилл. Он убивает примерно 95 % заражённых особей, вызывая сильную лихорадку и кровотечения.
В 2006 году спелеолог-любитель сделал фотографию летучей мыши в пещере около американского города Олбани. Нос рукокрылого был покрыт белым грибком. Этот снимок стал первым фотографическим свидетельством опасной эпидемии, поразившей летучих мышей в Северной Америке. Болезнь, получившая название «синдром белого носа», быстро распространилась по территории США и Канады.
Грибок, вероятнее всего, завезли из Европы, где он не опасен для местных популяций рукокрылых. В результате эпидемии погибло почти шесть миллионов летучих мышей, а численность некоторых видов (например, североквинслендского гладконоса) сократилась на 99 %.
Сибирская язва печально знаменита в качества оружия биотеррора. Однако это заболевание угрожает фауне испокон веков. В основном оно поражает травоядных, но может передаваться и другим млекопитающим, в том числе некоторым хищникам и человеку. Споры сибирской язвы могут жить в почве в течение нескольких лет и заражать пасущийся скот, а через него — и людей. Время от времени вспышки этого заболевания становятся смертельно опасными. К примеру, в 2004 году в заповеднике в Зимбабве сибирская язва уничтожила около 90 % местной популяции диких травоядных животных.
Вирус собачьей чумы, появившийся у домашних собак, уничтожает диких хищников по всему миру. Этот вирус очень похож на возбудителя человеческой кори: он поражает дыхательную, нервную и пищеварительную систему животных. С ростом поголовья домашних собак эта болезнь распространяется на новые территории и передаётся все большему количеству видов хищных животных. От неё пострадали, в частности, редкие амурские тигры, обитающие на Дальнем Востоке России.
Зудневая чесотка, как следует из названия, вызывает сильный зуд и непреодолимое желание чесаться, что может привести к инфекциям и даже к смерти. Вызывает её микроскопический паразит — чесоточный клещ. Этому заболеванию подвержены более ста видов животных: от австралийских вомбатов до европейских лис и рысей и североамериканских волков. К примеру, считается, что от чесотки вымерли все лисы на датском острове Борнхольм.
Африканская чума свиней. Эта болезнь известна с начала двадцатого (ХХ) века: с первых попыток разведения свиней культурных пород в колониальных странах Африки. Эффективных средств профилактики африканской чумы свиней до настоящего времени не разработано, а лечение запрещено. В случае выявления очага инфекции практикуется полное уничтожение больного поголовья свиней бескровным методом, а также ликвидация всех свиней в очаге и радиусе двадцати (20) километров от него.
Но инфекционным болезням подвержены не только животные и люди, но и растения. Инфекционные болезни растений — это нарушение обмена веществ в растениях под влиянием фитопатогена.
Фитопатогеном называют ген-возбудитель болезни растений, который выделяет биологически активные вещества, губительно действующие на обмен веществ, поражающие корневую систему и нарушающие поступление питательных веществ к растению.
Все признаки болезни растения могут проявляться в разнообразных формах. Это может быть появление гнили, высыхание и увядание, образование налётов и наростов и так далее.
Явление, при котором сходные признаки заболевания наблюдаются у растений определенного вида на обширной площади в течение длительного времени, называют эпифитотией (или эпифитией).
Аналогично эпидемиям для человека и эпизоотиям в случае массовых заболеваний животных, эпифитотии вызываются, распространяются и поддерживаются болезнетворными микроорганизмами.
Существует несколько стадий эпифитотии.
Во время подготовительной стадии происходит распространение на большой площади восприимчивых к возбудителю растений — менее устойчивые к патогену сорта, создание монокультуры; и усиление агрессивности возбудителя — многочисленность патогена, проникновение на территорию нового возбудителя.
Вторая стадия называется вспышкой. В этой стадии размножившийся агрессивный патоген массово распространяется на огромной площади, заражая всё новые растения. Не способные противостоять такому сильному натиску растения, гибнут. В случае культурных растений это может означать полную потерю урожая.
После массовой гибели растений площадь поражения постепенно сокращается, степень выраженности болезни снижается, уменьшается и число заражённых экземпляров. Эту стадию называют депрессией.
Длительность, сила и периодичность вспышек заболеваний отличаются и зависят от характера жизненного цикла возбудителя, климатических условий, устойчивости растений. Различают:
· местные энтифитотии — это когда патоген сохраняется на данной территории постоянно;
· прогрессирующие эпифитотии — возбудитель на протяжении многих лет расширяет ареал, сохраняясь в растительных остатках, почве, размножаясь при подходящих погодных условиях. Примерами могут служить пузырчатая ржавчина сосны; голландская болезнь вяза; а также ржавчина злаковых.
Когда же болезнь растений распространяется на многие страны и континенты, то говорят о панфитотии. В качестве примера мы можем привести фитофтороз картофеля; мучнистая роса крыжовника и дуба; корневая губка.
В России и странах СНГ самыми опасными болезнями растений являются:
· стеблевая ржавчина пшеницы и ржи — это одно из самых распространённых и самых вредоносных заболеваний этих растений. Высокая плодовитость грибка, вызывающего заболевание, способствует быстрому распространению инфекции.
· жёлтая ржавчина пшеницы также является распространённым и вредоносным грибковым заболеванием. Кроме пшеницы грибок поражает ячмень, рожь и другие виды злаков.
· фитофтороз картофеля. Его вредность заключается в недоборе урожая из-за преждевременной гибели поражённой ботвы в период образования клубней и их массового гниения в земле. Возбудитель болезни — гриб, который в течение зимы сохраняется в клубнях.
Для защиты растений от инфекционных болезней важно соблюдение правил агротехники на всех этапах сельскохозяйственных работ, связанных с растениеводством. Помимо этого, учёные постоянно стремятся вывести новые, устойчивые к болезням сорта сельскохозяйственных растений. Также практикуется уничтожение очагов инфекции и химическая обработка посевов, посевного и посадочного материалов.
Прогноз развития наиболее опасных болезней. Часть 3
Заражение растений и развитие болезней зависят от взаимодействия трех факторов: возбудитель, растение-хозяин, окружающая среда. В этой связи А.А. Ячевский (1929) подчеркивал: «…рассматривая болезнь как последствие отклонения от нормальных физиологических функций, в одинаковой степени нужно учитывать, с одной стороны, первопричину этих отклонений, т.е. возбудителя болезни и его свойства, с другой – реакцию самого питающего растения».
Продолжение. Начало читайте:
Э. Гойман (1954) считает, что окружающая среда определяет паразитические взаимоотношения возбудителя болезни и растения-хозяина. Ее факторы оказывают влияние на жизнеспособность патогена, обусловливают прорастание инфекционных зачатков и внедрение их в ткань растений, предрасположенность последнего к болезни и ее течение.
Как указывает В.И. Долженко (2010) для фитосанитарной оптимизации агроэкосистем с использованием принципов многоуровневой регуляции и биоценотического контроля необходимо разработать высокоточные и высокопроизводительные методы диагностики болезней, особенно, бактериальных и вирусных, системы фитосанитарного мониторинга, прогнозирование развития и распространения вредных организмов, создание сортов с групповой устойчивостью к комплексу болезней и биорациональных средств химической защиты растений.
Прогнозирование развития и вредоносности болезней является одним из основных элементов интегрированной защиты растений. Оно необходимо для определения возможных потерь урожая, экономической целесообразности и сроков проведения мероприятий. В последние годы для составления сезонного и многолетнего прогнозов развития болезней сельскохозяйственных культур широко применяются ЭВМ, различные математические модели, а также приборы, регистрирующие погодные условия. Основными компонентами многих прогнозирующих систем являются мониторинг болезней, создание информационного банка данных и их обработка, конкретные рекомендации по защите культур от вредных видов. Многолетние территориальные прогнозы предложены для видов ржавчины, офиоболезной и гельминтоспориозной корневых гнилей, полосатой мозаики, карликовой и пыльной головни озимой и яровой пшеницы (Степанов,1975; Чумаков,1976; Минкевич, Захарова,1987).
Проблема информатизации на основе широкого внедрения новых информационных технологий приобретает актуальное значение и в области защиты растений. Для принятия решений в экспертных системах необходимо иметь базу данных о гидрометеорологической и фенологической информации, применяемых препаратах и их эффективности. Статистические модели состоят из 5 этапов: на первом с помощью регрессионного анализа проводится предварительная обработка данных; на втором и третьем – разрабатываются логические и математические модели; на четвертом создается информационное и программное обеспечение; на пятом – проверяется адекватность разработанных моделей с фактической фитосанитарной обстановкой (Карташевич с соавт., 1990).
Система наблюдений является составной частью любой модели. Для сбора информации в США существует национальная компьютерная программа наблюдений за вредными организмами в 44 штатах страны. Во Франции региональные службы защиты растений во всех зонах страны имеют сеть биологических, фенологических и метеорологических наблюдений. Создана система Star, оповещающая
фермеров о сроках обработки посевов зерновых культур против болезней. В ФРГ разработана модель негативного прогноза септориоза, которая позволяет за 20 дней до колошения растений предсказывать предполагаемое развитие болезни и выдает рекомендации по защите посевов пшеницы. Аналогичные модели имеются в Нидерландах по корневой гнили, мучнистой росе, желтой и бурой ржавчине пшеницы (Егураздова, 1988).
В Российской Федерации разработаны прогностические модели развития и вредоносности септориоза и бурой ржавчины в зависимости от интенсивности поражения посевов пшеницы и длительностью взаимодействия растения-хозяина с патогеном, восприимчивости сорта и агрометеорологических факторов. Для количественной характеристики динамики болезней предложено использовать уравнение Вен дер Планка (Стрижекозин, Пыжикова, 2001). Установлено, что имеется высокая связь между концентрацией инфекционных частиц над посевами, а из метеорологических факторов – с длительностью влажного периода и пораженностью пшеницы стеблевой ржавчиной. Рекомендуется применением спороулавливающих приборов фиксировать время появления урединиоспор патогена в качестве начала первичного заражения растений (Каширкин с соавт., 1988).
Метеопатологическим методом, т.е. на основе анализа зависимости развития бурой ржавчины на озимой пшенице от погодных условий был разработан долгосрочный прогноз болезни для Краснодарского края. На основе многолетних исследований учеными Всесоюзного НИИ фитопатологии (ВНИИФ) предложены основные критерии для предварительного и краткосрочного прогноза стеблевой и желтой ржавчины пшеницы, составлены номограммы для определения возможных потерь урожая в зависимости от сроков их проявления и степени развития (Степанов, 1975; Чумаков, 1976; Минкевич, Захарова, 1987). Также выявлены основные факторы погоды, влияющие на степень развития септориоза озимой пшеницы в Европейской части бывшего Советского Союза, сильное развитие которого отмечается при среднесуточной температуре 14-17°С и количестве дней с осадками более 17 (Пыжикова,1985; Санин, Пыжикова,1990).
Как подчеркнуто в резолюции Всероссийского Съезда по защите растений (1996), большинство исследований в этой области не может быть успешно завершено без использования методов статистического анализа и моделирования. Это, прежде всего, касается фитосанитарного мониторинга, оптимизации комплексных систем защиты сельскохозяйственных культур от вредных организмов.
А.М. Малько с соавторами (2010) считают, что географическая информационная система (ГИС) позволяет осуществлять сбор, хранение, анализ, данных по мониторингу и моделировать развитие болезней. Основными преимуществами ГИС технологии является визуализация данных фитосанитарного мониторинга, высокая точность определение зараженных болезнями площадей, оптимизация на этой основе защитных мероприятий.
В.В. Чекмарев (2014) предлагает универсальную формулу для прогноза видов ржавчины на посевах озимой пшеницы и ржи, яровой пшеницы и овса:
где: В ≥ 40% сумма относительной влажности воздуха, ≥ 15°С – сумма температур за определенный период.
Корреляционная связь между развитием болезни и суммарным значением указанных метеопоказателей была достаточно высокой (r=0,845-0,953).
В качестве нового подхода мониторинга болезней зерновых культур с аэрогенной инфекцией предлагается определять распределение спор грибов в воздушных потоках, где они концентрируются и способствуют интенсивному заспорению их посевов с учетом осевого вращения земли. Количество спор определяется с помощью инжекторных спороловушек, или специальных приборов, устанавливаемых на автомобилях или под фюзеляжем самолетов (Богданова с соавт., 2010).
О.Э. Медянец (2014) считает, что в Краснодарском крае время весеннего возобновления вегетации озимой пшеницы зависит от солнечной активности, предлагает использовать её для прогноза развития ржавчины и отказаться от многих метеорологических показателей, в частности, количества осадков в период её вегетации. Проанализировав динамику развития ржавчины в период 1949-1970 гг. он установил, что в годы сильной солнечной активности были только 2 эпифитотии, высокая пораженность пшеницы происходит при возобновления её вегетации в оптимальный срок при слабой и средней солнечной активности. Поскольку дата возобновления вегетации пшеницы и солнечная активность известны рано весной, то по этим показателям заблаговременно можно составлять долгосрочные и фенологические прогнозы.
В.А. Захаренко, А.С. Васютин (2014) указывают, что уровень проявления фитосанитарного риска характеризуется комплексом показателей: площадями распространения вредных организмов, снижением урожая и валовых сборов продукции. В Российской Федерации к числу опасных болезней колосовых зерновых культур относятся виды головни, мучнистая роса, бурая и желтая ржавчины, пиренофороз, или желтая пятнистость, септориозы, фузариоз колоса и вирусные болезни.
Прогноз бурой ржавчины и септориоза яровой пшеницы
Краткий анализ проблемы. К наиболее опасным болезням пшеницы в Казахстане относятся три вида ржавчины и септориозные пятнистости, при эпифитотийном их развитии происходит снижение урожая до 20-30% и более. Для районирования территории республики по угрозе и частоте эпифитотии болезней важное значение имеет анализ многолетней их динамики по регионам, выявление основных факторов погоды, которые благоприятны или сдерживают их развитие.
В Казахстане начиная с 1965 гида проводился постоянный мониторинг за распространением и развитием болезней пшеницы, когда на севере республики – основной зоне производства товарного зерна, произошла сильная эпифитотия стеблевой ржавчины и огромные потери урожая. Она повторилась в 1967 г. совместно с бурой ржавчиной, охватывая огромные территории республики, снизив урожай коммерческих сортов до 30-50% и более.
На протяжении многих лет мониторинг за распространением и развитием видов ржавчины и септориоза пшеницы в Казахстане осуществляли сотрудники Среднеазиатского НИИ фитопатологии (САНИИФ, Узбекистан) и Научно-исследовательского сельскохозяйственного института (НИСХИ, Казахстан). Результаты исследований этих учреждений опубликованы в сборниках для служебного пользования (ДСП), и отсутствует полная информация об особенностях сезонной и многолетней динамики их развития в различных регионах республики.
Анализ данных областных станций защиты растений за 1970-1995 гг. показал, что пораженные стеблевой ржавчиной площади посевов пшеницы не превышали 1,2-5,9%, в т. ч. в средней и сильной степени – 0,03-0,3%. За 20 лет стационарных исследований в северном регионе, в т. ч. в 1981-1985 гг. в Торгайской, в 1986-1990 гг. – Северо-Казахстанской, 1991-2000 гг. – Костанайской, в 1996-2005 гг. – в Акмолинской областях только 5 раз (в 1990, 1991, 1993,1999 и 2000 гг.) на яровой пшенице происходило позднее проявление и слабое развитие стеблевой ржавчины. В 1993 и 2000 гг., несмотря на широкое ее распространение (90-100%) на озимой в Костанайской области и раннее заражение яровой пшеницы (в начале налива зерна), пораженность её к восковой спелости не превышала 10-25%, листовой ржавчиной достигала 75-100% (Койшыбаев, 2010; 2012).
Согласно данным В.П. Турапина и В.А. Мостового (1995), проводивших более 20 лет исследования в Северном Казахстане, в период 1967-1992 гг. зарегистрировано только две эпифитотии стеблевой ржавчины. Они сделали попытку определить связь развития бурой ржавчины от погодных условий вегетационного периода яровой пшеницы. Методом парного корреляционного анализа установлена зависимость её проявления от погодных условий, в частности среднесуточной температуры, суммы осадков и количества дней с росой в июле. Однако полученные при этом результаты оказались противоречивыми, что, возможно, связано с недостаточной корректностью данных. Так, в Костанайской области обнаружена слабая корреляция проявления болезни от количества дней с осадками >1 мм (r=0,34), умеренная – с влажностью воздуха (r=0,55) в третьей декаде июня и экстремальными значениями температур – максимальной (r=0,56) и минимальной (r=0,40). Выявлена хорошая зависимость развития болезни от метеофакторов первой декады (r=0,68), удовлетворительная (0,45-0,42) – второй и третьей декады июля. Указано, что эпифитотии ржавчинных болезней наблюдаются в годы с количеством осадков выше нормы на 20% и более, и этот показатель может быть использован для прогнозирования потенциальных периодов заражения и уровня их развития в конце вегетации. В то же время авторы пишут: «… не представляется возможным построить прогностическое уравнение, позволяющее заблаговременно предсказать конечную пораженность посевов пшеницы бурой ржавчиной». Предложена номограмма для определения потерь урожая озимой пшеницы от бурой ржавчины в зависимости от сроков ее проявления для Западного Казахстана.
В начале 90-х годов в Научно-исследовательском сельскохозяйственном институте (НИСХИ) разрабатывали для Северного Казахстана краткосрочный прогноз развития бурой ржавчины яровой пшеницы. Использовались следующие параметры погоды: количество осадков в октябре прошедшего года, сумма осадков в январе и феврале текущего гoда и суммарное их количество в июне. Как известно, эти параметры были предложены К.М. Степановым (1975) в качестве прогностических предикторов развития бурой ржавчины на озимой пшенице для европейской части России, где возбудитель перезимовывает в виде урединиомицелий на её всходах. Сумма осенних и высота зимних осадков не могут служить предикторами прогностических моделей развития этой болезни в Северном Казахстане, т.к. на яровой пшенице заболевание, как правило, развивается в период колошения-налива зерна, т.е. в июле-августе, в результате заноса инфекции воздушными потоками. Предложено позже прогнозировать развитие болезни на основе погодных условий весны. Однако в природе в это время еще отсутствует растение-хозяин – яровая пшеница, не установлена её взаимосвязь с патогеном, всходы появляются в первой декаде июня. Следовательно, погодные условия весеннего периода не могут служить прогностическими предикторами развития бурой ржавчины в этом регионе.
Как указывают Г.В. Пыжикова и А.А. Санина (1985), в европейской части Российской Федерации сильное развитие септориоза наблюдается при среднесуточной температуре 14-17°С и количестве дней с осадками 17 и более в период стеблевания-налива зерна. Заражение растений патогеном возможно при наличии капельно-жидкой влаги не менее 8 часов, оптимальной температуре (20-22°С) и очень высокой влажности воздуха в течение нескольких дней. Прогностические модели развития болезни еще до конца не разработаны. М.Н. Васецкая и С.Н. Чигирев (1987) разрабатывали краткосрочный прогноз септориоза на яровой пшенице для Северного Казахстана, Западной Сибири и Алтайского края. Они пришли к выводу, что эпифитотийное развитие болезни в Казахстане отмечается при таких же условиях погоды, как и в европейской части России.
Исследования в Западной Сибири показали, что распространение и развитие листо-стеблевых инфекций определяется гидротермическими условиями первой половины вегетационного периода пшеницы. При ГТК 1,2 и более в июне и первых 2-х декадах июля можно ожидать с вероятностью 67-72% распространение бурой ржавчины до 75%. Септориоз отрицательно реагировал на ГТК, положительно на повышение температурного режима (Торопова, Чулкина, 2009).
Зависимость распространения и развития от погодных условий
В северном регионе Казахстана листовая ржавчина более широко распространена и вредоносна на яровой пшенице, чем стеблевая. Первое заболевание имеет широкий ареал, проявляется чаще, развивается более интенсивно, чем второе. Ретроспективный анализ многолетней динамики болезней пшеницы с воздушно-капельной инфекцией в период 1970-1990 гг. показал, что их распространение и развитие заметно варьирует в зависимости от региона и условий года. Бурая ржавчина распространена в республике повсеместно, но проявлялась чаще и развивалась сильнее в северном и восточном, реже и в слабой степени – в центральном, южном, юго-восточном и западном регионах.
В северном Казахстане бурая ржавчина встречалась ежегодно от 3,9 до 60,7% обследованных площадей или от 400-500 тыс. до 4-5 млн. га. Зараженные ею в средней и сильной степени, где потери урожая могли быть существенными и подлежащие к обработке фунгицидами площади, колебались от 2-4 до 15-17%, или от 200-400 тыс. до 1,5-1,7 млн. га. В период 1974-2002 гг. заметное развитие этой болезни в Западно-Казахстанской области происходило 10 раз – в 1974, 1976, 1979, 1983, 1985, 1990, 1993,1994, 2001 и 2002 гг. и в основном совпадало с ее проявлением в северном регионе. Однако, в 1977 и 1980, 1981, 1999 и 2000 гг. при отсутствии или слабом проявлении бурой ржавчины в западном регионе, в Костанайской области заболевание развивалось умеренно или в сильной степени (Койшыбаев, 2007; 2010; 2012).
Наши многолетние наблюдения показали, что яровая пшеница одновременно поражается септориозом и бурой ржавчиной с доминированием той или иной болезни в зависимости от погодных условий. Обычно в дождливые, с прохладным летом годы преобладает первое заболевание, теплым – второе. Для определения прогностических их редикторов проводили парный корреляционный анализ многолетних показателей распространение болезней или относительно пораженной площади (в %) с погодными условиями вегетационного периода, в частности, сумма осадков, относительная влажность воздуха, среднесуточная температура и другие показатели. Статистической обработке подвергались данные за 1972-1996 гг. станций защиты растений Костанайской, Акмолинской, Северо-Казахстанской, Торгайской и Кокшетауской областей. Определены коэффициенты корреляции многолетней динамики распространения, т.е. пораженной бурой ржавчиной площади посевов в зависимости от погодных условий [табл. 75].
Таблица 75. Коэффициент корреляционной зависимости многолетней динамики распространение бурой ржавчины от погодных условий
Установлено, что в северном регионе индекс пораженной ржавчиной площади тесно коррелирует с суммой осадков летнего периода (r=0,76-0,96), относительной влажностью воздуха в июле-августе (r=0,49-0,57) и числом дней с осадками > 1 мм в июле (r=0,51-0,56). Выявлена отрицательная зависимость анализируемого показателя числом дней с влажностью >30% и дефицитом насыщения воздуха (r= −0,46-0,53). Температура существенно не влияла на распространение заболевания, т.е. не является детерминирующим фактором.
По Северо-Казахстанской области выявлена достаточно высокая связь (r=0,77) между пораженной бурой ржавчиной площадью с суммой осадков в июле-августе, Кокшетауской – относительной влажностью воздуха в июле и количеством дней с осадками >1 мм (r=0,44) в июле.
По септориозу корреляционно-регрессионному анализу подвергались данные за 1986-1997 гг. по Костанайской, Акмолинской и Северо-Казахстанской областям. Между индексами распространения септориоза и суммарным количеством осадков в июне и июле (r=0,77-0,94), гидротермическим коэффициентом в июле выявлена тесная положительная зависимость; они могут быть предикторами
прогностических моделей. Особенно высокие индексы корреляции для указанных элементов погоды выявлены по Костанайской области (r=0,71-0,96), Северо-Казахстанской – между индексами пораженной площади и превышением осадков многолетней нормы в июне (r=0,81). Высокая отрицательная связь (r= −0,89-0,90) выявлена между среднесуточной температурой и распространением болезни, дефицитом насыщения воздуха и числом дней с влажностью <30% в июле [табл. 76].
Умеренное и эпифитотийное развитие бурой ржавчины на яровой пшенице происходит в те годы, когда в июне-июле выпадает не менее 100-120 мм осадков, относительная влажность воздуха повышается до 65-70% и более, гидротермический коэффициент не ниже 0,9-1,1. На развитие септориоза, наряду с указанными факторами, влияют среднесуточная температура воздуха в июле и число дней с осадками в июне-июле. Заболевание наиболее интенсивно развивается в годы с более прохладным и влажным летом при среднесуточной температуре воздуха в июне-июле ниже многолетней нормы на 2-3°С, количестве дней с осадками >1 мм – 15-20. Депрессия или слабое его развитие происходит при высоте осадков за указанный период менее 50-60 мм, относительной влажности воздуха ниже 50-55%, среднесуточной температуре >19-22°С и количестве дней с осадками >1 мм не более 5-7.
Таблица 76. Индексы корреляционной зависимости распространения септориоза от погодных условий в Северном Казахстане
Таким образом, многолетними исследованиями в Северном Казахстане – основной зоне производства товарного зерна, установлено, что распространение бурой ржавчины и септориоза зависит от количества осадков в июне и июле, относительной влажности воздуха, числа дней с осадками в июле; они могут служить предикторами прогностических моделей их развития.
Математические модели прогноза развития бурой ржавчины и септориоза
На основе статистической обработки данных исследований, проведенных в лесостепной зоне Северо-Казахстанской (1986-1990 гг.), степной Костанайской (1991-2000 гг.) и Акмолинской (1996-2001 гг.) областях, определена зависимость степени или интенсивности развития бурой ржавчины и септориоза от погодных условий. За анализируемый период умеренное (20-40%) и сильное (50-100%) развитие бурой ржавчины происходило 8 раз, септориоза – 5, в основном, в годы с более высоким значением гидротермического коэффициента (0,9-1,5), относительной влажности воздуха (более 65-70%) и суммарным количеством осадков в июне и июле 110-140 мм, т.е. выше многолетних параметров в 1,2-1,5 раза. Корреляционный анализ показал на отсутствие связи развития болезни от среднесуточной температуры воздуха, оно больше зависело от относительной влажности воздуха в июне и июле (r= 0,74+0,21), количества дней с осадками > 1 мм (r=0,66+0,25); между последним показателем и развитием септориоза на яровой пшенице выявлена высокая (r=0,91) зависимость. В отдельные годы заметное развитие бурой ржавчины происходило при минимальном количестве осадков в июле, но при выпадении их больше многолетней нормы в июне [рис. 29].
Инфекция возбудителей септориоза присутствует постоянно, сохраняется на стерневых остатках пшеницы, из созревших пикнид споры распространяются воздушными потоками и каплями дождя.
Рисунок 29. Зависимость развития бурой ржавчины и септориоза в северном регионе от погодных условий вегетационного периода яровой пшеницы
Все коммерческие сорта мягкой пшеницы очень восприимчивы к этой болезни, в связи с этим при благоприятных условиях погоды заболеваниеразвивается в умеренной и сильнойстепени. Ретроспективный анализ распространения или площадей пшеницы, пораженных септориозом в последние 19 лет, показал, что теоретически вычисленные его показатели по уравнению, где предикторами являются сумма осадков в июле (У=2,3Х+28,1) и относительная влажность воздуха (У=0,91Х−10,3) совпадали с фактическими данными в 18 случаях из 19.
Путем регрессионного анализа распространение и развитие болезней в зависимости от индексов погоды определены прогностические модели бурой ржавчины и септориоза для северного региона республики, учитывающие взаимодействие комплекса факторов, которое заметно повышает их точность [табл. 77].
Анализ распространения бурой ржавчины или фактически пораженной ею площади пшеницы за 1972-2000 гг. показал, что 7 раз: в 1975, 1981,1988, 1989, 1991, 1996 и 1998 гг. оно было минимальное, т.е. ниже 10-15%, 14 раз – умеренное (до 20-30%), 7 раз – сильное (40-50% и более), При вычислении указанных индексов по уравнению регрессии У=1,37Х–61,3, где предиктора является относительная влажность воздуха совпало в 22 случаях из 29; по уравнению У=0,24Х+15,2, с предиктором сумма осадков в июне, точность прогностической модели составляла более 50% [табл. 78]. Некоторое несоответствие теоретических данных с фактическими связано с двумя обстоятельствами. Во-первых, данные о пораженной площади не всегда корректны; во-вторых, в отдельные годы из-за отсутствия или позднего заноса инфекции на пшенице бурая ржавчина развивается в слабой степени, или не проявляется, несмотря на благоприятные погодные условия. Так, в 1999 г. в Костанайской, Северо-Казахстанской областях из-за позднего заноса инфекции единичные её пустулы обнаружены в начале третьей декады июля, в Акмолинской области в первой декаде августа в начале налива – молочной спелости зерна, пораженность листьев пшеницы не превышала 10-25%, несмотря на обилие осадков и рос в июле. Далее определяли репрезентативность прогностических моделей распространение и развитие бурой ржавчины, разработанных на основе корреляционно-регрессионного анализов. Теоретические их показатели, вычисленные по формуле У=0,83Х–2,8, где предиктором служила сумма осадков в июне, совпадали с фактическими данными в 23 случаях из 29 [табл. 78].
Таблица 77. Коэффициент корреляции и прогностические модели развития бурой ржавчины и септориоза
Таблица 78. Репрезентативность прогностических моделей распространения и развития бурой ржавчины в Северном Казахстане
По септориозу проанализирована оправдываемость прогностической модели развития болезни, выражающаяся уравнением регрессии Y=0,21Х–12,5, где предиктором является сумма осадков в июне, июле и относительная влажность воздуха в июле. Сравнение теоретических данных, полученных расчетным путем с фактическими показало, что они совпадают в 17-18 случаях из анализированных 20, т.е. были высокими [табл. 79].
Таблица 79. Репрезентативность прогностических моделей распространения и развития септориоза в Северном Казахстане
В период 2005-2010 гг. дополнительно проверяли оправдываемость прогностических моделей развития листовой ржавчины и септориоза в зависимости от погодных условий вегетационного периода пшеницы. В 2005 г. в степной зоне Акмолинской и Северо-Казахстанской областей в связи с благоприятными условиями погоды на пшенице происходило сильное развитие септориоза. В начале налива зерна пораженность листьев нижнего яруса достигала 50-75%, среднего – 10-25%, верхнего – 5-10%. В отдельных случаях наблюдалось проявление болезни на колосковых пленках и междоузлиях стебля. В 2006 г. в Акмолинской области в июле выпало 31 мм осадков, влажность воздуха варьировала от 61 до 75%, с 4 по 12 июля среднесуточная температура не превышала 13,5-16,2°С. В первой половине августа преобладала пасмурная погода с низкой среднесуточной температурой (от 8,3 до 17,1°С), выпало 35 мм осадков, влажность воздуха колебалась от 57 до 86%. В связи с такими благоприятными условиями погоды септориоз, вызываемый S. tritici развивался на яровой пшенице до эпифитотийного уровня. В горно-сопочной зоне на стерневых фонах пораженность листьев достигала 50-100%, среднего яруса – до 25-50%, верхнего –10-25%. В степной зоне Костанайской области в 3-декаде июля и августе на яровой пшенице происходило сильное поражение посевов септориозом. Развитие листовой ржавчины сдерживалось из-за прохладного лета, в 3-декаде июля и в первых двух декадах августа температура днем не превышала 18-22°С, ночью снижалась до 6-8°С, т.е. была ниже многолетнего уровня на 3-5°С. В результате увеличивался инкубационный период болезни и снижалась споруляция и распространение патогена.
В 2007 г. в северном регионе единичные пустулы бурой ржавчины на листьях пшеницы обнаружены в начале 2-декады июля. На ранних сроках её посева распространение болезни не превышало 5-10%, пораженность листьев – 1%. Вторая половина июля и 1-декада августа были благоприятными для её распространения и развития.. Часто выпадали ливневые осадки, на большинстве территории более месячной нормы, относительная влажность воздуха была высокой, на посевах росы держались до 10-11 часов утра. В результате в степной и горно-сопочной зонах Северо-Казахстанской и Акмолинской областей происходило эпифитотийное развитие бурой ржавчины, листья были поражены ею до 50-100%. В 2008 г. несмотря на благоприятные погодные условия, из-за отсутствия заноса инфекции она проявилась очень поздно – в начале 1 декады августа, в основном развивалась на поздних сроках посева и позднеспелых сортах, к молочной молочно-восковой спелости до 10-25%. В 2009 и 2010 гг. из-за засушливых условий погоды в июне и июле, сопровождавшейся высокой температурой листовая ржавчина не проявилась в Костанайской и Северо-Казахстанской областях.
Таким образом, степень пораженности пшеницы бурой ржавчиной и септориозом зависит от суммы осадков, выпадаемых в июне, июле и в первой декаде августа, числа дней с осадками >1 мм, относительной влажности воздуха, гидротермического режима. Более сильное развитие болезней происходит в годы с частыми дождями, когда капельно жидкая влага (роса) дольше держится на поверхности листьев. При ливневых кратковременных осадках и высокой температуре воздуха наблюдается слабое их проявление из-за низкой относительной его влажности и отсутствия рос. В отдельные годы, несмотря на благоприятные погодные условия, бурая ржавчина на яровой пшенице проявляется поздно и развивается в слабой степени, что связано отсутствием или низкой плотностью спор патогена в приземном слое воздуха.
Прогноз бурой ржавчины и септориоза по качественным характеристикам погоды
При разработке долгосрочного прогноза развитие болезней, как правило используются неравнозначные категории цифровых индексов: точные данные о погоде, полученные с помощью приборов, и показатели о развитии болезней, определяемые визуально. Для того, чтобы предикторы и предиктанты были представлены сравниваемыми данными, И. И. Минкевич и Т. И. Захарова (1987) предложили использовать качественные характеристики погоды и индексов болезней.
Перед нами ставилась цель проверить возможность использования указанной методики для разработки долгосрочного прогноза развития бурой ржавчины и септориоза в северном регионе Казахстана. При этом были несколько модифицированы качественные характеристики индексов болезней и погодных условий, которые выражались в баллах.
Индексы болезней:
0 – депрессия или слабое распространение и развитие (до 10%);
1 – умеренное распространение и развитие (до 25%).
2 – сильное распространение и развитие (до 50%);
3 – очень сильное распространение и развитие болезни (до 75-100%).
Принимая во внимание, что такие показатели погоды, как среднесуточная температура и относительная влажность воздуха, варьируют по годам незначительно, качественные их характеристики оценивали по следующим градациям:
0,1 – отклонение от среднемноголетних показателей в пределах 0,95-1,05;
+1 – превышение многолетних параметров до 10-15%;
+2 – то же до 20-25%;
+3 – то же до 30-40% и более;
–1 – ниже многолетних параметров на 10-15%;
–2 – то же на 20-30%;
–3 – то же на 40 -50% и более.
В северном регионе республики количество осадков и дней с осадками >1мм, гидротермический коэффициент в сравнении с многолетними данными могут варьировать в 2-3 раза. В связи с этим для качественных характеристик использовались следующие баллы:
0 – расхождение от многолетних показателей в пределах +10%;
+1 – превышение многолетних параметров на 20-25%;
+2 – то же на 30-50%;
+3 – то же более чем в 1,5-2 раза;
–1 – ниже многолетних параметров на 10-20%;
–2 – то же на 25-50%;
–3 – то же, более чем в 1,5-2 раза.
Сравнительный анализ индексов проявления бурой ржавчины и погодных условий вегетационного периода пшеницы за 1972-2000 гг. показал, что умеренное (1 балл) и сильное (2 и 3 балла) ее развитие происходит в годы, когда сумма осадков в июне-июле или в один из этих месяцев превышала многолетнюю норму от 20-25 до 50% и более. Так, в 1976, 1985, 1986, 1993, 1994, 1999 и 2000 гг.
когда происходило эпифитотийное развитие болезни, высота осадков в первой половине лета была больше нормы в 1,5-2 раза (от +1 до 3 баллов), относительная влажность воздуха – от 10 до 20% (+1,2 балла), количество дней с осадками > 1 мм – от 15-20 до 40-50% (+1,2 балла). Только в одном случае (1973 г. наблюдалось умеренное развитие бурой ржавчины при более низком индексе суммы осадков (−1 и 2 балла) в июне и июле, но при значительном ее превышении в августе. В годы умеренного и сильного развития болезни этот показатель, как правило, превышал многолетнюю норму, гидротермический коэффициент июля был выше в 1,5-2 раза, и доля влияния этого предиктора составляла 75% [табл. 80].
Годы депрессии и слабого развития болезни, в частности 1972, 1975, 1978, 1981, 1982, 1984, 1988, 1989, 1991, 1996, 1998 гг., характеризовались засушливым летом: недобор осадков составлял от 10 до 50% и более (-1-3 балла), относительная влажность воздуха ниже средних показателей на 10-25%, гидротермический коэффициент не превышал 0,5-0,6 [табл. 81]. В 1987, 1988 гг. высота осадков в июле превышала многолетнюю норму более чем на 50% (3 балла), однако листовая ржавчина развивалась в слабой степени из-за засушливых условий погоды, низкой относительной влажности воздуха в июне. Аналогично было в годы, когда июль и август засушливые, несмотря на значительное количество осадков в июне.
Таким образом, использование качественных характеристик погоды и индексов болезней по методике И.И. Минкевича и Т.И. Захаровой (1987) значительно упрощает и повышает точность прогнозирования развития бурой ржавчины. Эпифитотии болезни наблюдаются в годы, с суммой осадков в июне и июле в 1,5-2 раза больше многолетней нормы (+2-3 балла), относительной влажности воздуха более 70-75% (+1-2 балла) и количестве дней с осадками >1 мм – до 15-20 [табл. 81].
Прогноз развития желтой ржавчины на озимой пшенице
Многолетние наблюдения показали, что в предгорной зоне южного и юго-восточного регионов Казахстана заражение озимой пшеницы желтой ржавчиной с осени не происходит, так как имеется большой разрыв (2-3 месяца) между её уборкой и появлением всходов. Только в горной зоне Алматинской области при уборке её урожая прошлого года появляются всходы текущего года посева и возможно их перезаражение. Анализировали зависимость развития болезни от температуры января, которая характеризуется наиболее низким её значением. По Южно-Казахстанской области выявлена слабая связь между этими показателями, аналогичные результаты получены по предгорной зоне Алматинской области и Кыргызстану (Койшыбаев, 2010, 2012).
Таблица 80. Зависимость динамики развития бурой ржавчины от качественных характеристик погоды вегетационного периода пшеницы
Таблица 81. Основные параметры погоды, определяющие развитие бурой ржавчины и септориоза на яровой пшенице
В предгорной зоне южного и юго-восточного регионов Казахстана эпифитотийное развитие желтой ржавчины на озимой пшенице происходило в 2000 и 2002 г., когда в апреле-мае выпадали осадки в 1,5-3 раза больше многолетней нормы. В 2002 г. в Жамбылской области первые её признаки были обнаружены в 3-декаде апреля – в период стеблевания; в фазу флаг-листа восприимчивые сорта поражались болезнью на 25-50%, а в период колошения – до 75-100%. [рис. 30 и 31]. Урединии гриба развивались на колосковых пленках и проникали внутрь зерна, вызывая его щуплость; урожай, на необработанных фунгицидами полях снижался до 40-50% и более. Сильное развитие желтой ржавчины происходило в Чуйской области Кыргызской Республики. Сорта Интенсивная, Тилек и другие в фазу колошения были поражены ею в сильной степени (до 75-100%).
В 2003 г. в южном регионе республики в апреле сумма осадков была ниже многолетней нормы, в мае превышала почти в 3 раза. В предгорной зоне Алматинской области, количество их в 2-3 раза больше многолетнего уровня в указанных месяцах и в июне, несмотря на это, развитие желтой ржавчины на озимой пшенице было умеренное, что в основном обусловлено поздним заносом инфекции; пораженность сортов Стекловидная 24, Жетысу, Эритроспермум 350 не превышала 20-40%. В то же время на полях Кыргызского НИИ земледелия зерна многих сортов были поражены этой болезнью до 50-75%. В связи с особо благоприятными условиями погоды в южном и юго-восточном регионах Казахстана и Кыргызской республике на озимой пшенице происходило эпифитотийное развитие септориоза и желтой пятнистости; доминировало первое заболевание, происходило обильное формирование пикнидиального спороношения гриба Septoria tritici.
Рисунок 30. Динамика развития желтой ржавчины на озимой пшенице в южном и юго-восточном регионах Казахстана в 2002 году
Рисунок 31. Динамика желтой ржавчины на озимой пшенице в предгорной зоне Алматинской области в зависимости от суммы осадков
Вышеизложенные данные свидетельствуют о наличии определенной зависимости развития желтой ржавчины от погодных условий апреля и мая месяцев, когда происходит стеблевание, колошение и налив зерна озимой пшеницы [рис. 29]. В 2004 г. в Южно-Казахстанской области сумма осадков, выпавших в апреле и мае, была значительно ниже, в предгорной зоне Алматинской области около нормы. Из-за позднего заноса инфекции она обнаружена в начале первой декады июня – в период молочной спелости зерна и развивалась в слабой степени. Аналогичное происходило в 2005 г., что было обусловлено засушливыми условиями погоды в апреле и первой половине мая [табл. 82].
Таблица 82. Погодные условия и степень пораженности озимой пшеницы желтой ржавчиной в южном и юго-восточном регионах Казахстана
Для определения надежных предикторов погоды для прогноза развития желтой ржавчины проводили корреляционно-регрессионный анализ уровня развития желтой ржавчины в зависимости от суммы осадков, относительной влажности воздуха и среднесуточной температуры апреля, мая и июня. По Южно-Казахстанской области выявлена высокая корреляционная связь между развитием болезни с суммой осадков (r=0,76±0,30), относительной влажностью воздуха (r = 0,93±0,18) в апреле. В 2000 и 2002 годы, когда происходили её эпифитотии относительная влажность воздуха была высокой (65-75%), выпало до 90-150 мм осадков, или в 2-3 раза больше многолетней нормы. В то же время, в годы депрессии или слабого развития болезни, наблюдавшиеся в 2001, 2004 и 2005 гг., относительная влажность воздуха в апреле не превышала 50-60%, сумма осадков 40-50 мм. Если в апреле и 1-ой половине мая погодные условия засушливые, то осадки, выпавшие во второй половине мая и в июне, не способствовали интенсивному развитию желтой ржавчины. Выявлена высокая отрицательная коррелятивная связь между развитием болезни и среднесуточной температурой воздуха весенних месяцев. В годы заметного или сильного её развития температура воздуха в апреле не превышала 11-13°С, мае – 15-17°С, при депрессии или слабом проявления достигала 14-16 и 19-22°С, соответственно [табл. 83].
Таблица 83. Коэффициент корреляционной зависимости пораженности озимой пшеницы желтой ржавчиной от погодных условий
Далее путем регрессионного анализов определяли уравнения или модели развития болезни с теми предикторами, которые имеют с предиктантом высокую связь [табл. 84].
Таблица 84. Коэффициент корреляции и уравнения развития желтой ржавчины в Центральной Азии в зависимости от погодных условий
Таким образом, в южном и юго-восточном регионах Казахстана и Кыргызской Республике умеренное или сильное развитие желтой ржавчины на озимой пшенице происходит в годы с обильными осадками в апреле и мае (75-100 мм и более), среднесуточной температурой воздуха в мае не более 13-14°С, относительной влажность воздуха не ниже 65-70%. Если первый показатель ниже 50-70 мм, второй 16-17°С и выше, третий менее 55-60%, то следует ожидать её слабое развитие или депрессию. В отдельные годы, несмотря на благоприятные условия погоды, болезнь проявляется поздно и в слабой степени из-за отсутствия заноса инфекции из сопредельных стран, в частности Узбекистана, где возможна перезимовка патогена на всходах озимой пшеницы.
Районирование территории республики по частоте эпифитотий листовой ржавчины и септориоза
В. И. Долженко (2013) считает, что особую актуальность приобретают вопросы фитосанитарного районирования и дифференциации территории на зоны слабой, средней и высокой вредоносности вредных организмов в масштабах регионов и страны в целом, частоты вспышки болезней и вредителей, нанесение ущерба урожаю.
На основе обобщения многолетних данных по распространению бурой ржавчины и септориоза в различных регионах определены зоны наибольшей их вредоносности, проведено районирование территории республики по эпифитотийной опасности этих болезней. В лесостепной зоне Северного Казахстана с подзонами умеренно-влажной и колочной лесостепи с обыкновенными и лугово-черноземными почвами (широты 54-57°30,), а также подзоне умеренно засушливой степи с обыкновенными черноземами и лугово-черноземными почвами, т.е. по административному делению Северо-Казахстанской, северной и северо-восточной части Костанайской и северной части Акмолинской (бывшая Кокшетауская) и Павлодарской областей эпифитотии бурой ржавчины и септориоза повторяются 3-5 раз за 10 лет. К зоне умеренной их вредоносности относится подзона засушливой степи с южными черноземами или центральная и западная части Костанайской, центральная – Акмолинской, западная – Костанайской областей, где их эпифитотии повторяются 3-4 раза за 10 лет. В подзоне умеренно-сухой степи с темно-каштановыми почвами (северо-восточные районы бывшей Торгайской, в центральной, западной и южной части Акмолинской
области эпифитотии болезни возможны 2-3 раза за 10 лет. В Восточно-Казахстанской области основной ареал бурой ржавчины и септориоза локализован в горно-лесостепной, горно-степной зонах, где умеренное и эпифитотийное развитие болезней происходит 4-5 раз за 10 лет [рис. 32].
На основе анализа многолетних данных ученые Западной Сибири установили, что эпифитотии бурой ржавчины и септориоза в Новосибирской области происходят 1 раз в 3-4 года, в Омской за 5-6 лет. Однако в последние годы из-за расширения посевов озимой пшеницы, ржи и многолетних злаковых трав, на которых формируются природные очаги, локальные вспышки первой болезни участились (Торопова с соавт., 2009).
В период 2000-2010 гг. в северном регионе республики 5 раз происходило эпифитотийное развитие листовой ржавчины совместно с септориозом, а в 2011-2016 гг. – 3 раза (Койшыбаев, 2010, 2012, 2017).
Рисунок 32. Атлас районирования территории Казахстана по риску бурой и желтой ржавчины
Если, в 2010 и 2012 гг. развитие болезни сдерживалось дефицитом осадков, высокой температурой и низкой относительной влажностью воздуха в июне и июле, то в 2009, 2011 и 2013 гг. – из-за отсутствия заноса инфекции из сопредельных территорий. В 2011 г., несмотря на благоприятные условия погоды в период вегетации пшеницы, виды ржавчины не проявились, септориоз развивался в умеренной степени [табл. 85]. В 2012 году осадков в Костанайской области выпало в 3-4 раза ниже многолетней нормы, среднесуточная температура воздуха в июне и июле достигла 35,5°С-39,1°С, превысив норму на 4-6°С [рис. 33]. В связи с острозасушливыми условиями погоды на посевах пшеницы ржавчина проявилась в конце вегетации, после августовских осадков.
Несколько иные условия складывались в Северо-Казахстанской области, в конце июня здесь прошли дожди, выпала почти двухмесячная норма осадков, в третьей декаде июля и в начале августа более 80 мм осадков ливневого характера. Несмотря на это, из-за высокой температуры в июле пшеница созрела на 15-20 дней раньше обычного срока. Из-за низкой относительной влажности воздуха листовая ржавчина проявилась только на поздних сроках посева и поразились ею в основном позднеспелые её сорта.
Таблица 85. Факторы, лимитировавшие распространение и развитие видов ржавчины и септориоза в северном регионе Казахстана в период 2009-2013 гг.
Погодные условия 2013-2014 гг. в целом были благоприятны для роста и развития пшеницы [рис. 33 и 34] и болезней с воздушно-капельной инфекцией. В 2013 г. первая половина лета была засушливой, небольшие осадки (10-20 мм) выпали в конце июня, температура воздуха достигала 34-39°С. Во второй половине июля количество выпавших осадков составило 85,3 мм, в первой декаде августа – 38,7 мм, что в 2-3 раза больше многолетней нормы. Погодные условия второй половины лета были благоприятны для распространения и развития болезней с листо-стебельной инфекцией. Однако в Северо-Казахстанской области из-за отсутствия инфекции на пшенице листовая ржавчина проявилась очень поздно и развивалась в слабой степени. В Костанайской области она обнаружена в начале 2-й декады июля, т.е. в период её колошение, коммерческие сорта в фазе молочной были поражены до 50-75%.
В 2014 г. в июле на большей территории северного региона осадков выпало в 2-3 раза больше многолетней нормы, среднесуточная температура была ниже на 5,7–6,3°С, не превышала 14,6 и 13,5°С, во второй декаде августа снизилась до 13-17°С, преобладала пасмурная погода. В связи с этим созревание пшеницы затянулось на 20-25 суток, происходило сильное развитие септориоза. Бурая ржавчина проявилась в начале молочной спелости зерна (1-ая декада августа), пораженность листьев не превышала 20-40% [рис. 35].
В 2015 и 2016 гг. погодные условия вегетационного периода пшеницы были благоприятны для развития септориоза и листовой ржавчины. В 2015 г. в июне выпало около двухмесячной нормы осадков, что вызвало усиленный вегетативный рост растений, температура воздуха в июле была оптимальной для развития видов ржавчины, ГТК составил 1,3 и 1,1. В связи с дождливой погодой, особенно в июле и августе, в лесостепной и степной зонах Северо-Казахстанской области листовая ржавчина проявилась раньше обычного срока – в период колошения и развивалась интенсивно. Анализ фитосанитарного состояние посевов пшеницы показал на повсеместное распространение болезни, уровень пораженности листьев ржавчиной и септориозом варьировал от 10-25 до 50-75%. К полной спелости зерна пораженность её стеблевой ржавчиной на позднеспелых сортах и поздних сроках сева достигла 40-60%.
Рисунок 33. Среднесуточная температура (°С) в период вегетации пшеницы на севере Костанайской области в 2012-2014 г.
Рисунок 34. Сумма выпавших осадков (мм) в период вегетации пшеницы (МП Карабалыкской СХОС, 2012-2014 гг.)
Рисунок 35. Маршруты мониторинга фитосанитарного состояния посевов пшеницы в Акмолинской и Северо-Казахстанской областях в 2014 г.
Прогноз потерь урожая пшеницы от болезней и определение целесообразности обработки посевов фунгицидами
В интегрированной защите растений важное значение имеет определение экономической и экологической целесообразности применения пестицидов в период вегетации растений с учетом прогнозируемой урожайности культуры и ее потерь. Увеличение производства сельскохозяйственной продукции без применения средств защиты растений, в первую очередь химических, невозможно. Для обеспечения фитосанитарной безопасности и стабильности, а также повышения качества продукции неизбежно увеличение их применения в 1,5-2 раза. В России нагрузка пестицидов на 1 гектар пашни составляет 500 г на 1 гектар (Долженко, 2011).
Существует два основных метода определения вредоносности болезней: экспериментальный и расчетный. Первый метод основан на проведении специальных опытов, обязательным учетом урожая в опытном и контрольном вариантах; второй – на применение математических моделей или составленных на их основе шкал потерь от одного или комплекса болезней. Российскими учеными предложена шкала фитосанитарной пороговой зараженности посевов, и на базе моделей разработаны компьютерные системы оптимизации решения о применении химических средств защиты растений (Стрижекозин, Санин, 2003).
В. А. Мостовым (1995) была разработана номограмма для Западного Казахстана, позволяющая определить потери урожая озимой и яровой пшеницы от бурой ржавчины в зависимости от сроков ее проявления. При распространении болезни на озимой пшенице в период кущения и молочной спелости пораженность листьев достигает 100%, потери урожая 17%. При проявлении её в период колошения наблюдается умеренное её развитие (до 50-60%), недобор зерна составляет 15%, в начале налива зерна – урожай не снижается. При проявлении болезни на яровой пшенице в период кущения–трубкования пораженность листьев к молочно-восковой спелости достигает 40-50%, потери урожая – 14%, на фоне слабого ее развития (до15%) в период колошения-цветения потери зерна не происходит.
Вредоносность болезней с листо-стебельной инфекцией зависит от сроков их проявления, степени развития и восприимчивости сорта. Часто при неблагоприятных условиях погоды или позднем проявлении она может иметь 90-100%-ное распространение, но развиваться в слабой степени (5-10%), при этом заметных потерь урожая не происходит. Многолетние исследования показали, что в северном регионе республики при благоприятных погодных условиях и наличии инфекции листовая ржавчина на посевах яровой пшеницы проявляется в период флаг-листа – колошение, в отдельные годы – фазу молочной спелости зерна, септориоз – стеблевание [рис. 36, 37].
Исключением были 2006 и 2016 гг. когда пустулы патогена были обнаружены в начале 1-ой декады июля – в фазу 2-3 листьев и стеблевания, в период её колошения развитие болезни достигло эпифитотийного уровня. Более благоприятные погодные условия для развития болезни складываются в годы с гидротермическим коэффициентом в июне-августе 1,0-1,2 и более, что часто наблюдается в лесостепной зоне и в подзоне умеренно-засушливой степи Северо-Казахстанской и Костанайской областей и горно-сопочной Акмолинской.
Рисунок 36. Динамика развития листовой ржавчины на яровой пшенице в северном и восточном регионах Казахстана в 2000 г.
Рисунок 37. Динамика развития листовой и стеблевой ржавчины, септориоза на яровой пшенице (Северо-Казахстанская СХОС, 2006-2008 гг.)
В 2016 году на Северо-Казахстанской опытной станции яровая мягкая пшеница поразилась листовой ржавчиной и септориозом в сильной степени, из-за полного отмирания листьев в период молочной спелости налив зерна происходил за счет верхнего междоузлия стебля и колосковых пленок; в это время обнаружена стеблевая ржавчина, которая быстро прогрессировала, при уборке урожайность сортов Астана и Астана 2, размещенных по паровому предшественнику, не превышала 17-22 ц/га, при видовой не менее 30-35 ц/га. В полевом опыте на фоне химической прополки против однодольных и двудольных сорняков урожайность пшеницы составила 8,7 ц/га, при однократной обработке фунгицидом в период кущения по минимальной технологии 11,3, нулевой – 12,0 ц/га, при двукратном опрыскивании, где достигнута полная защита посевов от видов ржавчины и септориоза – 19,2 и 18,7 ц/г., т.е. размер сохраненного урожая был равен 10-10,5 ц/га или более 50%. При этом в последнем варианте масса 1 000 зерен была выше на 7,8-8,8 или 38,2-47%, натура зерна – 117-120 г/л на 18,7-18,9% по сравнению с гербицидным фоном.
Необходимость обработки посевов фунгицидами против болезней с воздушно-капельной инфекцией определяется на основе анализа степени пораженности листьев и других органов в период стеблевания-колошения. В зависимости от погодных условий критическая пораженность пшеницы ржавчиной и септориозом может быть снижена или увеличена [табл. 86].
Для определения целесообразности обработки посевов фунгицидами необходимо знать сроки распространения и интенсивность развития болезней в зависимости от погодных условий, возможные потери урожая с учетом продуктивности пшеницы, устойчивость или выносливость сорта. Наиболее благоприятные для развития листовой и стеблевой ржавчины условия складываются, когда часто выпадают кратковременные осадки, на листьях сохраняется капельно-жидкая влага не менее 4-5 часов, температура днем в пределах 20-27°С и относительная влажность воздуха 70-75% и более. При высокой температуре (28-30°С и более), редких дождях ливневого характера, низкой влажности воздуха снижается вероятность заражения растений болезнями с воздушно-капельной инфекцией. Развитие желтой ржавчины в южном и юго-восточном регионах зависит от погодных условий апреля и мая, оптимальная температура для возбудителя находится в пределах 13-15°С, при 17-20°С и выше её развитие замедляется или приостанавливается.
Таблица 86. Показатели критической пораженности листьев болезнями для определения целесообразности обработки посевов фунгицидами
Бурая и желтая ржавчина и пятнистости сначала проявляются на листьях нижнего и среднего ярусов, флаг-лист обычно поражается после колошения. При благоприятных погодных условиях (высокая влажность воздуха, сохранение капельно–жидкой влаги на листьях более 4-5 часов) болезни очень быстро прогрессируют, в течение 7-10 дней развитие их может приобрести эпифитотийный уровень.
На основе корреляционного и регрессионного анализов многолетних данных, полученных в северном регионе республики, разработаны прогностические уравнения или модели для определения возможных потерь урожая яровой пшеницы от бурой ржавчины в зависимости от продолжительности её развития отдельно или в комплексе с септориозом. Заметные потери урожая наблюдаются, если в период колошение пораженность её листьев среднего яруса первой болезнью составляет 1-5%, флаг-листа – до 1%, пятнистостями – 10-20 и 1-5% соответственно. Установлено, что вредоносность болезней с листо-стебельной инфекцией зависит от сроков их проявления и продолжительности паразитирования патогенов: при раннем (стадия 31-39) потери урожая могут достигать 30-40%, в период колошения-цветения – 15-20%, налива зерна – 5-10%. Разработана модель зависимости потерь урожая пшеницы от продолжительности развития листовой ржавчины в отдельности и сочетании с септориозом [табл. 87].
Английскими учеными разработано уравнение зависимости потерь урожая пшеницы от интенсивности развития септориоза.
где: Р – снижение урожая, %.
Х 0,6 – развитие болезни на флаг-листе, %.
Вредоносность стеблевой ржавчины. Критическая пораженность восприимчивого к стеблевой ржавчине сорта в фазу выхода растений в трубку составляет 0,001%, в период колошения-цветения – 1-3%; для бурой ржавчины в фазу флаг-листа – 1-3%, в период колошения – 5-10% при ожидаемой урожайности от 15 до 20-30 ц/га (Санин, Пыжикова,1990).
В 2008 году в Северо-Казахстанской области на позднеспелых сортах и поздних сроках посева яровой пшеницы заметно проявилась стеблевая ржавчина. Анализ структуры урожая у сорта Омская 19 показал, что при средней пораженности стеблей (20-40%), масса зерна колоса снижается до 3,2, 1 000 зерен – 6,9%, в сильной степени – на 24,4 и 23,1% соответственно. У среднераннего сорта Памяти Азиева при пораженности стеблей на 10-25% потери урожая не превышали 4-6,4%, а при 50% – 13,3%.
Таблица 87. Статистические параметры зависимости потерь урожая яровой пшеницы от продолжительности развития бурой ржавчины и септориоза
В период 2013-2015 гг. в результате заноса инфекции из Западной Сибири стеблевая ржавчина в северном регионе республики проявлялась постоянно, в основном на поздних сроках посева и позднеспелых сортах яровой пшеницы. В 2016 г. в степной и лесостепной зонах Северо-Казахстанской области она была обнаружена, в начале фазы налива зерна развитие болезни было слабое – 1-5%, к восковой спелости на поздних сроках посева до 40-50% и происходили заметные потери урожая и снижение качества зерна [табл. 88].
Учеными бывшего Всесоюзного НИИ фитопатологии (ВНИИФ) были разработаны экспертные системы оценок пораженности пшеницы видами ржавчины и септориозом для принятия решения о целесообразности обработки посевов фунгицидом [рис. 38]. Позже СреднеАзиатским НИИ фитопатологии (САНИИФ) они предложены для стеблевой, бурой и желтой ржавчины применительно к Казахстану. На основе анализа многолетних данных по динамике и вредоносности ржавчинных болезней и септориоза нами внесен ряд уточнений и дополнений в экспертные системы оценок фитосанитарного состояния посевов пшеницы для определения целесообразности обработки их фунгицидом против бурой ржавчины и септориоза [табл. 89].
Успешная защита посевов пшеницы от болезней с листо-стебельной инфекцией достигается при использовании фунгицидов в начале массового их распространения, т.е. при пораженности бурой ржавчиной листьев среднего яруса – 5-10, верхнего – 1%, септориозом и желтой пятнистостью до 10-20%. При раннем проявлении болезней (до стеблевания) и благоприятных условий погоды эти показатели могут быть снижены в 2-3 раза, а при позднем (молочная спелость зерна) наоборот, увеличены.
Таблица 88. Влияние сроков посева сортов яровой пшеницы на пораженность их стеблевой ржавчиной, массу 1 000 зерен и урожайность (Северо-Казахстанская СХОС, 2016 г.)
Рисунок 38. Определение целесообразности обработки посевов пшеницы фунгицидами для защиты от болезней с воздушно-капельной инфекцией
Таблица 89. Оценка пораженности яровой пшеницы бурой ржавчиной для принятия решение целесообразности обработки посевов фунгицидом
Усовершенствованные нами экспертные системы оценок фитосанитарного состояния пшеницы с определением целесообразности и оптимальных сроков обработки посевов фунгицидами, внедренные в ТОО «Заречное» Костанайского НИИСХ, Карабалыкской и Северо-Казахстанской СХОС, позволили сохранить от 2-3 до 5-7 ц/га зерна.
Биологическую эффективность обработки посевов фунгицидами определяют через 25-30 суток, анализируя пораженность растений в опытном и контрольном вариантах по формуле:
где: Бэф – биологическая эффективность;
Рк – развитие болезни в контроле;
Ро – то же в опыте с применением фунгицидов
Хозяйственную эффективность (Эхоз ) устанавливают по формуле:
где: Уо – урожай в опытном варианте;
Ук – урожай в контрольном варианте.
Экономическую эффективность вычисляют как разницу стоимости сохраненного урожая с вычетом затрат на защитные мероприятия, включающие стоимость пестицида, обработку посевов, подвоз воды и другие расходы. Определение экономической эффективности обработки посевов пшеницы фунгицидами с учетом мировых цен на пестициды показало, что затраты на обработку 1 га посевов составляют 11-15 долл., стоимость сохраненного урожая при закупочной цене на зерно мягкой пшеницы в пределах 80-100 долл. колеблется от 21 до 50. Следовательно, опрыскивание посевов при раннем проявлении и сильном развитии ржавчины и септориоза окупаются в 3-4, умеренном – 1,5-2 раза.
В 2016 году в Костанайской области происходило сильное развитие листовой ржавчины и септориоза на яровой пшенице, несмотря на позднее проявление стеблевой ржавчины, пораженность её к восковой спелости зерна достигла 40-60%. В производственном опыте фирмы БАСФ в ТОО «Карла-Маркса» Костанайского района при обработке фунгицидами Оптима и Абакус посевов сорта Омская 36 в фазу колошения сохранено от потерь 12-13 ц зерна, при урожайности в контроле 22-24 ц/га. Аналогичные результаты были получены в Федоровском районе, при однократной обработке посевов сорта Любава фунгицидом оптима сохранен 7 ц/га, двукратной – оптима+абакус -18 ц/га, при урожае на необработанном поле 26 ц/га. При обработке посевов фунгицидом Оптима затраты на 1 гектар составляли 12 долл., с учетом авиоопрыскивания 4 500-5 000 тыс. тенге и они окупались в 3-4 раза.
Прогноз видов головни пшеницы и других болезней
Заражение пшеницы видами головни возможно при наличии следующих факторов: восприимчивый сорт, вирулентная популяция гриба и оптимальные погодные условия для заражения проростков. По характеру передачи инфекции они подразделяются на 2 группы – наружная, или контактно-семенная и внутренняя или с матрикально-дочерней (по Чулкиной) инфекцией.
Наружные виды головни, или контактно-семенные инфекции. Инфекция в виде телиоспор находится на поверхности семян. При контакте патогена с восприимчивым сортом проявление болезни во многом зависит от инфекционной нагрузки, температуры и влажности почвы в период прорастания семян.
Пыльная головня. Пораженность пшеницы этим видом головни зависит от погодных условий периода цветения предшествующего лета, когда происходило заражение завязи от прорастающих на рыльце телиоспор возбудителя болезни. По данным А.Е. Чумакова (1976), имеются наиболее существенные связи между проявлением пыльной головни на яровой пшенице со среднесуточной температурой воздуха в период колошения (r= 0,52±0,18) и максимальной относительной влажностью воздуха (r= − 0,59±0,17, пораженностью материнских растений в прошедшем году (r= 0,70±0,13).
И.И. Минкевич и Т.Н. Филиппова (1976) разработали биоэкологический долгосрочный прогноз пыльной головни яровой пшеницы для Западной Сибири. По синхронности распространения болезни выделено 3 региона: 1 – Алтайский край, Омская и Кемеровская обл.; 2 – Томская и Тюменская обл., 3 – Новосибирская область. На основе корреляционного анализа зависимости распространения пыльной головни от погодных условий предшествующего периода подобраны 2-3 основные предикторы и на их основе предложены прогностические модели. При этом в качестве предикторов для всех зон использованы показатели температуры и число дней с осадками более 5 мм периода колошение-цветение. Для Алтайского края, Кемеровской и Омской областей предложено уравнение с достаточно высоким коэффициентом множественной корреляции (r=0,77).
где: Х1 – средняя максимальная температура воздуха в июле;
Х2– число дней с осадками более 5 мм в июне.
Для Новосибирской области рекомендовано уравнение:
с коэффициентом корреляции (r = 0,58).
Ретроспективный анализ показал, что оправдываемость первого уравнения составляет 70%, второго – 87%. Можно использовать их для прогноза распространения пыльной головни на яровой пшенице в северном и восточном регионах республики, где распространено заболевание.
«Черный зародыш» зерна. Заболевание заметно проявляется в Северо-Казахстанской, Костанайской, Акмолинской, Восточно-Казахстанской, областях, где налив зерна происходит при более высокой влажности воздуха. В западном и южном регионах, где погодные условия более засушливы, относительная влажность воздуха не превышает 40-55% в период формирования зерна, температура воздуха в дневные часы достигает 30-35°С, оно проявляется слабее (до 3-5%); в отдельные увлажненные годы возможно заметное поражение зерна черным зародышем. В 1985 г. в Уральской области в период налива зерна относительная влажность воздуха была высокой, и семена поражались болезнью до 7,8%.
Корреляционно-регрессионный анализ пораженности зерна пшеницы черным зародышем показал, что между влажностью воздуха и проявлением болезни имеется прямая связь (r= 0,42), выражающаяся уравнением регрессии: У = 0,25Х – 8,0. Между поражением семян и всходов корневой гнилью также имеется удовлетворительная зависимость с коэффициентом корреляции r= 0,46.
Источник https://videouroki.net/video/30-biologicheskie-chs-ehpizootii-i-ehpifitotii.html
Источник https://agrovesti.net/lib/tech/growing-cereals/prognoz-razvitiya-naibolee-opasnykh-boleznej-chast-3.html
Источник
Источник